​3D打印真的是製造業的未來嗎?「科技前沿」

近幾年3D打印掀起了一陣科技熱,但筆者真正開始關注是從一則新聞開始的:


在美國的德克薩斯州有個大二的學生,創辦了一個網站名叫DEFCAD,是一家分享3D打印文件和數據包的網站。有一天,有人在這個名叫DEFCAD的網站上發現了可以打印槍支的文件,對!是真槍!而且這種打印出來的槍支,除了擊打子彈的撞針是金屬的,其他的全部是塑料。意味著普通人只需要一臺電腦加上一個3D打印機,就可以輕鬆地打印出槍支,躲過安檢,帶著槍支上了飛機、高鐵,在洗手間完成槍支的組裝,最後挾持所有乘客,對平常百姓來說這是一場噩夢。3D打印到底是什麼,這麼神奇,一下就能讓普通人制造出槍支這種精密的東西?


​3D打印真的是製造業的未來嗎?「科技前沿」

3D打印製造出的槍支


3D打印到底是什麼


3D,這個D其實就是英文dimension的首字母,就是維度的意思,二維就是平面,三維就是空間,3D,就是在三維空間上製造東西。如果你沒有見過實體的3D打印機,可以想象一下蛋糕店裡的師傅用紙漏斗裡裝的奶油給蛋糕雕花的場景,一層一層,來來回回地在原來的基礎上往上堆疊,最後就可以做出來各種各樣的造型。3D打印的原理其實和這差不多。它的核心器材有兩個:一個是噴嘴,各種各樣的材料都可以放進去,然後通過處理,從噴嘴處出來極薄、極精細的塗層,一層一層地往上堆疊。還有一個就是計算機,想要什麼造型,提前在計算機裡輸入數據,建好模型,剩下的就交給打印機了。這麼一個技術,好像也沒有太高大上,其實就是給傳統的2D文件打印機加了一個立體的維度,但是請注意,加上一個立體的維度之後,這個打印機的性能就徹底變了。


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3D打印機(商用型)


就是這個改變,馬上讓人浮想翩翩。需要購置傢俱時不必勞神費力地搬動,需要漂亮衣物時不必再上淘寶,也不必經受等待快遞的煎熬,現在只需要動動手指點擊幾下鼠標,等著你家的3D打印機打印就好了,這樣的場景像是在科幻電影裡,但是這絕不是憑空的臆想。在當今社會,一個商品無論它現在多貴,只要它能符合大眾需求,市場前景好,一旦開始量產,經過幾代技術迭代後,它的價格一定會低到主流人群都消費得起的地步,比如手機從天價大哥大時代到現在人手一臺智能手機。那麼,3D打印走進千家萬戶是件必然的事情,真有這麼一天,3D打印技術代替傳統制造行業就是時間問題了。


富士康的郭臺銘立FLAG


但富士康的郭臺銘先生要潑你冷水,‘3D打印不靠譜,沒法量產商品,受限於材料,這玩意兒能比得上我的幾萬條流水線?!’甚至郭老闆在公開場合立了FLAG‘這東西要是靠譜,我郭字倒著寫!’


​3D打印真的是製造業的未來嗎?「科技前沿」

郭臺銘


我先給你解讀一下郭老闆所說的意思。他口中說的量產商品其實是傳統工業製造的兩個絕活:1、標準化的大規模生產,看字面很好理解,但它背後涉及一個邊際成本的概念。傳統制造業每生產一個商品,成本是不一樣的。因為生產需要的一部分成本是固定的,意味著每生產一件商品,成本會隨著數量的增加而減少,一直到逼近最低成本這個臨界值。等於說只有你生產規模足夠大,固定成本幾乎可以忽略不計!2、精細化的人的分工,就是把每一個人按在一個非常精細化的分工崗位上。據說富士康裡有一種職位就是專門糾正工人操作動作的,每個動作都有規定時間,只允許有這麼多時間來做動作,以此來保證整個流水線的生產效能。


郭老闆在深圳龍華廠區(就是那個前幾年老有人跳樓的那個廠區),有幾千名工人日以繼夜的生產,每天能生產2400多個集裝箱的貨物,以24個小時來計算,每小時能生產100多個集裝箱的貨物,你想想這是多麼恐怖的產能。所以他認為在面對百萬級別的生產需求的時候,3D打印無論在產品價格和生產效率上都比不上他的流水線,另外3D打印還受限於材料,可以用於製作的材料並不多。


作為製造業的大佬,郭老闆提出3D打印有關量產和材料的問題,基本上是宣判了3D打印的‘死刑’。


但是!在大洋彼岸的美國,有位大佬名叫克里斯·安德森,他卻在自己遲暮之年,要在3D打印技術上賭一把!


五十歲的科技圈大佬要創業


克里斯·安德森很多人可能不熟悉,他從2001年起擔任世界著名科技雜誌《連線》的主編,帶領《連線》雜誌迅速崛起,被《廣告週刊》雜誌評為“十年最佳雜誌”。安德森本人分別於2006年和2009年提出了長尾理論和免費模式,成功預測了現代商業的發展方向,對科技產業發展產生了非常巨大的影響。這位科技圈的大佬放棄了《連線》雜誌主編的工作,在2009年創立了3DRobotics ,這家公司核心技術就是3D打印技術!


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克里斯·安德森


安德森的很多朋友都勸他說,你都快50歲了,又有穩定的工作,等著退休安享晚年就好了嘛,還在一個前景未知的技術上折騰啥啊。安德森自己卻堅信3D打印技術是比互聯網還要重要的技術,在他出版的《創客》和公開場合發言指出,3D打印有它自己的無可替代的優勢!


3D打印技術也有絕活


傳統制造業在生產時,是通過裁剪、擠壓、拉伸或者熱熔原材料改變其形狀達到預計的生產效果,這種叫減材製造,過程裡面一定會有邊角料的浪費。而3D打印則不同,它是在空間裡面逐步增加原料來進行生產的,是一種增材製造,通過計算機模型很容易估算需要多少原材,幾乎沒有原材料的浪費。


3D打印另一個技術特點,就是隻要不是需要的原材料種類太過龐雜,它在製作物件時是‘一體成型的’,區別於傳統制造業的精細化分工協作。這就帶來一個必然的後果,它縮短了產業鏈條,看過某子二手車的廣告就知道,沒有中間商賺差價嘛,而且還節省由於精細化分工帶來的時間浪費。


傳統制造業還有兩個比較棘手的問題:除了面對產品更新迭代,需要追加設備投入的沉沒成本外,還有面對形狀太過複雜的產品沒辦法精細化分工生產。而3D打印完全不存在以上問題。


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3D打印製造的複雜工藝品

3D打印以上幾個特點還不是最顛覆的。如果現在告訴你一家做3D打印製造的公司,它只需招幾個工程師和幾臺電腦,其他什麼生產設備,什麼物流人員等等,統統不要,它照樣可以生產!你一定會跳起來反駁,不對啊,初中政治課上不是有個叫馬克思的大叔告訴我們,工業社會生產資料很重要,沒有生產設備怎麼生產?因為3D打印是數據驅動,設備不重要,數據和人才重要。就拿一家美國公司來舉列,它在中國成都接到一筆1萬件的生產訂單,它只需要在成都本地隨便找一家有3D打印機設備的企業,直接傳送數據打印就行了,這樣物流成本和運輸時間全省了。


由於是數據驅動導致生產不再依賴設備的特性,稍微一推導,你馬上會得出很多顛覆性結論:


1、傳統的經銷模式和現今主流的電商平臺,將會被全部沖垮重新洗牌。未來生產廠家將打印數據傳輸給顧客自己打印,對買賣雙方來說,可能是最大效率化,已經不再需要經銷商和電商平臺去整合買賣雙方的信息資源。


2、小企業只需掌握核心技術和人員,通過外包生產商品,那麼設備和場地這種沉沒成本將不再是小企業面對的大山,會有更多底氣跟大企業叫板,同時也會有更多崛起的可能。


3、物流運輸行業將會遭受巨大的衝擊


4、行業壁壘會被打破。假如未來一家汽車企業發現當下最賺錢的行業是家用電器,它決心進軍家電行業,只是增加幾個人員而已,這種低成本讓行業壁壘形同虛設。


總之這種顛覆對整個社會來說,都是驚天動地級別的。


上面講了很多,有個避不開的問題,畢竟現在3D打印不是主流技術。但是回望其發展歷史就會發現一個很有趣的現象


3D打印的發展趨勢


3D打印這個概念最早是在1892年由一位美國學者提出的,當然,那時候還只是個構想。直到將近一個世紀以後,也就是1984 年,才有人發明出分層實體制造技術,開始嘗試將3D打印技術商業化。5年後,第一臺商業機型成功面世。但是僅僅過了2年,就有人在這個基礎上大幅度地迭代改進,發明了立體光固化成型技術,開始推出面向公眾的商業打印機。


之後3D打印技術就開始飛速迭代,新的技術層出不窮,像激光燒結技術、紫外線光感和液滴噴射綜合技術等等,大大提高了製造的精度。到2005年,人們開始研究怎麼讓打印機自己複製自己,就是說用一臺3D打印機怎麼打出另一臺3D打印機。到2011 年,3D打印機已經可以打印出完整的汽車和飛機。


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3D打印製造的汽車

你看,從3D打印這個概念被髮明出來,到製造出第一個成品,雖然用了100年的時間,但是後面的迭代速度是越來越快,有人把這種效應叫做荷塘效應,意思就是頭一天你看一個荷塘裡還只有幾片荷葉,但是第二天再一看,整個荷塘就會被鋪滿,說的就是這個道理。那好,我們反觀3D打印技術,照這個速度發展,還能說3D技術的普及離我們的生活很遙遠嗎?

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